JP7165499B2 - Charged particle beam therapy system - Google Patents

Charged particle beam therapy system Download PDF

Info

Publication number
JP7165499B2
JP7165499B2 JP2018008828A JP2018008828A JP7165499B2 JP 7165499 B2 JP7165499 B2 JP 7165499B2 JP 2018008828 A JP2018008828 A JP 2018008828A JP 2018008828 A JP2018008828 A JP 2018008828A JP 7165499 B2 JP7165499 B2 JP 7165499B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
magnetic field
attenuation
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018008828A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019126462A (en
Inventor
長昭 上口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2018008828A priority Critical patent/JP7165499B2/en
Publication of JP2019126462A publication Critical patent/JP2019126462A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7165499B2 publication Critical patent/JP7165499B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Description

本発明は、荷電粒子線治療装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam therapy system.

従来、患者の患部に荷電粒子線を照射することによって治療を行う荷電粒子線治療装置として、例えば、特許文献1に記載された装置が知られている。特許文献1に記載の荷電粒子線治療装置では、加速器で加速された荷電粒子線を、減衰部(ディグレーダ)に入射させてエネルギーを減衰させてから、被照射体に照射している。 2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus described in Patent Document 1, for example, is known as a charged particle beam therapy apparatus that treats an affected area of a patient by irradiating it with a charged particle beam. In the charged particle beam therapy system described in Patent Literature 1, a charged particle beam accelerated by an accelerator is made incident on an attenuation unit (degrader) to attenuate the energy, and then irradiated to an object to be irradiated.

特開2015-181655号公報JP 2015-181655 A

特許文献1に記載のような荷電粒子線治療装置においては、荷電粒子線が減衰部を通過すると、減衰部によって荷電粒子が散乱され、荷電粒子線のビームサイズが大きくなる。このため、高精度な照射を行うことが求められる場合には、コリメータ等を用いて荷電粒子線の一部をカットすることにより、荷電粒子線のビームサイズを調整する必要がある。しかしながら、このように荷電粒子線の一部をカットすると粒子利用効率が低下するので、荷電粒子線のビーム電流が低下するという問題が生じる。したがって、荷電粒子線のビームサイズの拡大を抑制することが要請されている。 In the charged particle beam therapy system as disclosed in Patent Document 1, when the charged particle beam passes through the attenuation part, the charged particles are scattered by the attenuation part and the beam size of the charged particle beam increases. Therefore, when highly accurate irradiation is required, it is necessary to adjust the beam size of the charged particle beam by cutting part of the charged particle beam using a collimator or the like. However, cutting a portion of the charged particle beam in this way lowers the efficiency of using the particles, which causes a problem of a decrease in the beam current of the charged particle beam. Therefore, it is required to suppress the expansion of the beam size of the charged particle beam.

本発明、上記の課題を解決するためになされたものであり、荷電粒子線のビーム電流の低下を抑制しつつ、ビームサイズの拡大を抑制することが可能な荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a charged particle beam therapy system capable of suppressing an increase in beam size while suppressing a decrease in beam current of a charged particle beam. With the goal.

本発明の一形態に係る荷電粒子線治療装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、加速器から出射された荷電粒子線を入射させることで、当該荷電粒子線のエネルギーを低下させる減衰部と、減衰部において、荷電粒子線の出射方向と同方向の成分を持つ磁場を発生させる磁場発生部と、磁場発生部を通過した荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、を備える。 A charged particle beam therapy system according to one aspect of the present invention includes an accelerator that accelerates charged particles and emits a charged particle beam, and by making the charged particle beam emitted from the accelerator incident, the energy of the charged particle beam is Attenuation unit for lowering, magnetic field generation unit for generating a magnetic field having a component in the same direction as the emitted direction of the charged particle beam in the attenuation unit, and irradiation unit for irradiating the irradiated object with the charged particle beam that has passed through the magnetic field generation unit. And prepare.

この荷電粒子線治療装置は、減衰部において、荷電粒子線の出射方向と同方向の成分を持つ磁場を発生させる磁場発生部を備えている。このように荷電粒子線の出射方向と同方向の磁場を減衰部に発生させることにより、減衰部で散乱された荷電粒子には、荷電粒子線の出射方向を軸とした回転方向に力が作用する。この結果、散乱された荷電粒子は、荷電粒子線の軸に巻き付くような軌道で出射方向に移動する。したがって、散乱された荷電粒子が荷電粒子線の軸から離間する方向に発散することが抑制され、ビームサイズの拡大が抑制される。よって、荷電粒子線のビーム電流の低下を抑制しつつ、ビームサイズの拡大を抑制することが可能である。 This charged particle beam therapy system includes, in the attenuation section, a magnetic field generation section that generates a magnetic field having a component in the same direction as the emission direction of the charged particle beam. By generating a magnetic field in the attenuation section in the same direction as the emission direction of the charged particle beam in this way, a force acts on the charged particles scattered by the attenuation section in the direction of rotation about the emission direction of the charged particle beam. do. As a result, the scattered charged particles move in the emission direction in a trajectory that wraps around the axis of the charged particle beam. Therefore, the scattered charged particles are suppressed from diverging in the direction away from the axis of the charged particle beam, and the expansion of the beam size is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the expansion of the beam size while suppressing the decrease in the beam current of the charged particle beam.

一形態において、磁場発生部は、超伝導電磁石により磁場を発生させてもよい。この構成によれば、例えば10T程度の強力な磁場を発生させることができるので、荷電粒子線のビームサイズの拡大を効果的に抑制することができる。 In one form, the magnetic field generator may generate a magnetic field using a superconducting electromagnet. With this configuration, a strong magnetic field of about 10 T, for example, can be generated, so that the beam size expansion of the charged particle beam can be effectively suppressed.

一形態において、磁場発生部は、減衰部の上流側に配置された第1発生部と、減衰部の下流側に配置された第2発生部とを有してもよい。この構成によれば、減衰部において、出射方向に均一な磁場を発生させやすくなる。したがって、荷電粒子線のビームサイズの拡大を効果的に抑制することができる。 In one form, the magnetic field generator may have a first generator arranged upstream of the attenuation section and a second generator arranged downstream of the attenuation section. According to this configuration, it becomes easier to generate a uniform magnetic field in the emission direction in the attenuation section. Therefore, it is possible to effectively suppress the expansion of the beam size of the charged particle beam.

本発明によれば、荷電粒子線のビーム電流の低下を抑制しつつ、ビームサイズの拡大を抑制することが可能な荷電粒子線治療装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam therapy apparatus which can suppress the expansion of a beam size is provided, suppressing the decline of the beam current of a charged particle beam.

一形態に係る荷電粒子線治療装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a charged particle beam therapy system according to one embodiment; FIG. 図1の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram of the vicinity of an irradiation unit of the charged particle beam therapy system of FIG. 1; FIG. 腫瘍に対して設定された操を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing manipulations set for a tumor; エネルギー調整部の構成を概略的に示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view showing roughly the composition of an energy adjustment part. エネルギー調整部の構成を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an energy adjustment unit; 図4の磁場発生部の効果を説明するための図である。5 is a diagram for explaining the effect of the magnetic field generator of FIG. 4; FIG. (a)は磁場発生部を用いない場合の荷電粒子線の散乱を示すシミュレーション結果であり、(b)は磁場発生部を用いた場合の荷電粒子線の散乱を示すシミュレーション結果である。(a) is a simulation result showing scattering of charged particle beams when the magnetic field generator is not used, and (b) is a simulation result showing scattering of charged particle beams when the magnetic field generator is used. (a)は、磁場発生部を用いない場合の荷電粒子の分布を示す図であり、(b)は、磁場発生部を用いた場合の荷電粒子の分布を示す図である。(a) is a diagram showing the distribution of charged particles when the magnetic field generator is not used, and (b) is a diagram showing the distribution of the charged particles when the magnetic field generator is used.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 A charged particle beam therapy system according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置1は、放射線療法によるがん治療などに利用される装置であり、イオン源(不図示)で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する加速器3と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部2と、加速器3から出射された荷電粒子線を照射部2へ輸送するビーム輸送ライン41と、ビーム輸送ライン41上において加速器3と照射部2との間に設けられたエネルギー調整部20と、を備えている。照射部2は、治療台4を取り囲むように設けられた回転ガントリ5に取り付けられている。照射部2は、回転ガントリ5によって治療台4の周りを回転可能に構成されている。 As shown in FIG. 1, a charged particle beam therapy apparatus 1 according to one embodiment of the present invention is an apparatus used for cancer treatment by radiotherapy, and charged particles generated by an ion source (not shown) Accelerator 3 that accelerates and emits a charged particle beam, an irradiation unit 2 that irradiates the object to be irradiated with the charged particle beam, and a beam transport line 41 that transports the charged particle beam emitted from the accelerator 3 to the irradiation unit 2 , and an energy adjustment unit 20 provided between the accelerator 3 and the irradiation unit 2 on the beam transport line 41 . The irradiation unit 2 is attached to a rotating gantry 5 that surrounds the treatment table 4 . The irradiation unit 2 is configured to be rotatable around the treatment table 4 by a rotating gantry 5 .

図2は、図1の荷電粒子線治療装置の照射部付近の概略構成図である。なお、以下の説明においては、「X方向」、「Y方向」、「Z方向」という語を用いて説明する。「Z方向」とは、荷電粒子線Bの基軸AXが延びる方向であり、荷電粒子線Bの照射の深さ方向である。なお、「基軸AX」とは、後述の走査電磁石6で偏向しなかった場合の荷電粒子線Bの照射軸とする。図2では、基軸AXに沿って荷電粒子線Bが照射されている様子を示している。「X方向」とは、Z方向と直交する平面内における一の方向である。「Y方向」とは、Z方向と直交する平面内においてX方向と直交する方向である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the vicinity of the irradiation unit of the charged particle beam therapy system of FIG. In the following description, the terms "X direction", "Y direction", and "Z direction" are used. The “Z direction” is the direction in which the base axis AX of the charged particle beam B extends, and is the depth direction of the charged particle beam B irradiation. The "base axis AX" is the irradiation axis of the charged particle beam B when it is not deflected by the scanning electromagnet 6, which will be described later. FIG. 2 shows how the charged particle beam B is irradiated along the base axis AX. "X direction" is one direction in a plane perpendicular to the Z direction. “Y direction” is a direction orthogonal to the X direction in a plane orthogonal to the Z direction.

まず、図2を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置1の概略構成について説明する。なお、以降の説明においては、荷電粒子線治療装置1がスキャニング法に係る照射装置である場合について説明する。なお、スキャニング方式は特に限定されず、ラインスキャニング、ラスタースキャニング、スポットスキャニング等を採用してよい。更に、荷電粒子線治療装置1の照射方法はスキャニング法に限定されず、ワブラー法、ブロードビーム法、原体照射法等、あらゆる照射方法を採用してよい。図2に示されるように、荷電粒子線治療装置1は、加速器3と、照射部2と、ビーム輸送ライン41と、制御部7と、を備えている。 First, referring to FIG. 2, a schematic configuration of a charged particle beam therapy system 1 according to this embodiment will be described. In the following description, a case where the charged particle beam therapy apparatus 1 is an irradiation apparatus according to the scanning method will be described. The scanning method is not particularly limited, and line scanning, raster scanning, spot scanning, or the like may be employed. Furthermore, the irradiation method of the charged particle beam therapy apparatus 1 is not limited to the scanning method, and any irradiation method such as the wobbler method, broad beam method, conformal irradiation method, etc. may be employed. As shown in FIG. 2 , the charged particle beam therapy system 1 includes an accelerator 3 , an irradiation section 2 , a beam transport line 41 and a control section 7 .

加速器3は、荷電粒子を加速して予め設定されたエネルギーの荷電粒子線Bを出射する装置である。加速器3として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等が挙げられる。この加速器3は、制御部7に接続されており、供給される電流が制御される。加速器3で発生した荷電粒子線Bは、ビーム輸送ライン41によって照射ノズル9へ輸送される。ビーム輸送ライン41は、加速器3と、エネルギー調整部20と、照射部2と、を接続し、加速器3から出射されてエネルギー調整部20にてエネルギー調整された荷電粒子線を照射部2へ輸送する。 The accelerator 3 is a device that accelerates charged particles and emits a charged particle beam B having a preset energy. Examples of the accelerator 3 include a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, and the like. This accelerator 3 is connected to a control unit 7 and the supplied current is controlled. A charged particle beam B generated by the accelerator 3 is transported to the irradiation nozzle 9 by a beam transport line 41 . The beam transport line 41 connects the accelerator 3, the energy adjustment unit 20, and the irradiation unit 2, and transports the charged particle beam emitted from the accelerator 3 and energy-adjusted by the energy adjustment unit 20 to the irradiation unit 2. do.

荷電粒子線治療装置1は、加速器3内に配置され、イオン源から出た荷電粒子を遮断するビームチョッパ16を更に備えている。ビームチョッパ16の作動状態(ON)において、イオン源からでた荷電粒子は遮断され、荷電粒子線Bが加速器3から出射されない状態となる。ビームチョッパ16の停止状態(OFF)においては、イオン源から出た荷電粒子は遮断されることなく、荷電粒子線Bが加速器3から出射される状態となる。ビームチョッパ16の作動状態及び停止状態は、ビームチョッパスイッチ(不図示)により切り替えられる。なお、荷電粒子線の照射、非照射を切り替える手段としてビームチョッパ以外が用いられてもよい。例えば、ビーム輸送ライン41中にシャッターを設けてシャッターで荷電粒子線Bを遮断してもよい。あるいは、加速器3内に設けられたデフレクタ(電磁石)を用いて、照射するときのみ加速器3から荷電粒子線Bを出射させてもよい。 The charged particle beam therapy system 1 further includes a beam chopper 16 that is arranged inside the accelerator 3 and blocks charged particles emitted from the ion source. When the beam chopper 16 is in the operating state (ON), the charged particles emitted from the ion source are blocked and the charged particle beam B is not emitted from the accelerator 3 . When the beam chopper 16 is in a stopped state (OFF), the charged particle beam B is emitted from the accelerator 3 without blocking the charged particles emitted from the ion source. A beam chopper switch (not shown) switches between an operating state and a stopped state of the beam chopper 16 . Note that means other than the beam chopper may be used as means for switching between irradiation and non-irradiation of the charged particle beam. For example, a shutter may be provided in the beam transport line 41 to block the charged particle beam B with the shutter. Alternatively, a deflector (electromagnet) provided in the accelerator 3 may be used to emit the charged particle beam B from the accelerator 3 only when irradiating.

照射部2は、患者15の体内の腫瘍(被照射体)14に対し、荷電粒子線Bを照射するものである。荷電粒子線Bとは、電荷を持った粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子(重イオン)線、電子線等が挙げられる。具体的に、照射部2は、イオン源(不図示)で生成した荷電粒子を加速する加速器3から出射されてビーム輸送ライン41で輸送された荷電粒子線Bを腫瘍14へ照射する装置である。照射部2は、走査電磁石(走査部)6、四極電磁石8,プロファイルモニタ11、ドーズモニタ12、フラットネスモニタ13a,13b、及びディグレーダ30を備えている。走査電磁石6、各モニタ11,12,13a,13b、四極電磁石8、及びディグレーダ30は、照射ノズル9内に収容されている。 The irradiation unit 2 irradiates a charged particle beam B to a tumor (object to be irradiated) 14 in the body of a patient 15 . The charged particle beam B is obtained by accelerating charged particles at high speed, and includes, for example, a proton beam, a heavy particle (heavy ion) beam, an electron beam, and the like. Specifically, the irradiation unit 2 is a device that irradiates the tumor 14 with a charged particle beam B emitted from an accelerator 3 that accelerates charged particles generated by an ion source (not shown) and transported through a beam transport line 41. . The irradiation unit 2 includes a scanning electromagnet (scanning unit) 6 , a quadrupole electromagnet 8 , a profile monitor 11 , a dose monitor 12 , flatness monitors 13 a and 13 b and a degrader 30 . Scanning electromagnet 6 , monitors 11 , 12 , 13 a and 13 b , quadrupole electromagnet 8 , and degrader 30 are housed within irradiation nozzle 9 .

走査電磁石6は、X方向走査電磁石6a及びY方向走査電磁石6bを含む。X方向走査電磁石6a及びY方向走査電磁石6bは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部7から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Bを走査する。X方向走査電磁石6aは、X方向に荷電粒子線Bを走査し、Y方向走査電磁石6bは、Y方向に荷電粒子線Bを走査する。これらの走査電磁石6は、基軸AX上であって、加速器3よりも荷電粒子線Bの出射方向の下流側にこの順で配置されている。 The scanning electromagnet 6 includes an X-direction scanning electromagnet 6a and a Y-direction scanning electromagnet 6b. Each of the X-direction scanning electromagnet 6a and the Y-direction scanning electromagnet 6b is composed of a pair of electromagnets. The magnetic field between the pair of electromagnets is changed according to the current supplied from the control unit 7, and charged particles passing between the electromagnets are detected. Scan line B. The X-direction scanning electromagnet 6a scans the charged particle beam B in the X direction, and the Y-direction scanning electromagnet 6b scans the charged particle beam B in the Y direction. These scanning electromagnets 6 are arranged in this order on the base axis AX and downstream of the accelerator 3 in the direction in which the charged particle beam B is emitted.

四極電磁石8は、X方向四極電磁石8a及びY方向四極電磁石8bを含む。X方向四極電磁石8a及びY方向四極電磁石8bは、制御部7から供給される電流に応じて荷電粒子線Bを絞って収束させる。X方向四極電磁石8aは、X方向において荷電粒子線Bを収束させ、Y方向四極電磁石8bは、Y方向において荷電粒子線Bを収束させる。四極電磁石8に供給する電流を変化させて絞り量(収束量)を変化させることにより、荷電粒子線Bのビームサイズを変化させることができる。四極電磁石8は、基軸AX上であって加速器3と走査電磁石6との間にこの順で配置されている。なお、ビームサイズとは、XY平面における荷電粒子線Bの大きさである。また、ビーム形状とは、XY平面における荷電粒子線Bの形状である。 The quadrupole electromagnet 8 includes an X-direction quadrupole electromagnet 8a and a Y-direction quadrupole electromagnet 8b. The X-direction quadrupole electromagnet 8 a and the Y-direction quadrupole electromagnet 8 b narrow and converge the charged particle beam B according to the current supplied from the control unit 7 . The X-direction quadrupole electromagnet 8a converges the charged particle beam B in the X direction, and the Y-direction quadrupole electromagnet 8b converges the charged particle beam B in the Y direction. The beam size of the charged particle beam B can be changed by changing the amount of aperture (convergence amount) by changing the current supplied to the quadrupole electromagnet 8 . The quadrupole electromagnets 8 are arranged on the base axis AX between the accelerator 3 and the scanning electromagnets 6 in this order. The beam size is the size of the charged particle beam B on the XY plane. Also, the beam shape is the shape of the charged particle beam B on the XY plane.

プロファイルモニタ11は、初期設定の際の位置合わせのために、荷電粒子線Bのビーム形状及び位置を検出する。プロファイルモニタ11は、基軸AX上であって四極電磁石8と走査電磁石6との間に配置されている。ドーズモニタ12は、荷電粒子線Bの強度を検出する。ドーズモニタ12は、基軸AX上であって走査電磁石6に対して下流側に配置されている。フラットネスモニタ13a,13bは、荷電粒子線Bのビーム形状及び位置を検出監視する。フラットネスモニタ13a,13bは、基軸AX上であって、ドーズモニタ12よりも荷電粒子線Bの下流側に配置されている。各モニタ11,12,13a,13bは、検出した検出結果を制御部7に出力する。 The profile monitor 11 detects the beam shape and position of the charged particle beam B for alignment during initialization. The profile monitor 11 is arranged between the quadrupole electromagnet 8 and the scanning electromagnet 6 on the base axis AX. The dose monitor 12 detects the intensity of the charged particle beam B. FIG. The dose monitor 12 is arranged downstream of the scanning electromagnet 6 on the base axis AX. The flatness monitors 13a and 13b detect and monitor the beam shape and position of the charged particle beam B. FIG. The flatness monitors 13 a and 13 b are arranged on the base axis AX and downstream of the charged particle beam B from the dose monitor 12 . Each monitor 11, 12, 13a, 13b outputs the detected detection result to the control unit 7. FIG.

ディグレーダ30は、通過する荷電粒子線Bのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Bのエネルギーの微調整を行う。本実施形態では、ディグレーダ30は、照射ノズル9の先端部9aに設けられている。なお、照射ノズル9の先端部9aとは、荷電粒子線Bの下流側の端部である。照射ノズル9内のディグレーダ30は、省略することも可能である。 The degrader 30 finely adjusts the energy of the charged particle beam B by reducing the energy of the charged particle beam B passing therethrough. In this embodiment, the degrader 30 is provided at the tip 9 a of the irradiation nozzle 9 . The tip 9a of the irradiation nozzle 9 is the end of the charged particle beam B on the downstream side. The degrader 30 inside the irradiation nozzle 9 can also be omitted.

制御部7は、例えばCPU、ROM、及びRAM等により構成されている。この制御部7は、各モニタ11,12,13a,13bから出力された検出結果に基づいて、加速器3、走査電磁石6及び四極電磁石8を制御する。また、本実施形態においては、制御部7は、各モニタ11,12,13a,13bの検出結果をフィードバックして、荷電粒子線Bのビームサイズが一定となるように、四極電磁石8を制御する。 The control unit 7 is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The controller 7 controls the accelerator 3, the scanning electromagnet 6 and the quadrupole electromagnet 8 based on the detection results output from the monitors 11, 12, 13a and 13b. Further, in this embodiment, the control unit 7 feeds back the detection results of the monitors 11, 12, 13a, and 13b, and controls the quadrupole electromagnet 8 so that the beam size of the charged particle beam B is constant. .

また、荷電粒子線治療装置1の制御部7は、荷電粒子線治療の治療計画を行う治療計画装置100と接続されている。治療計画装置100は、治療前に患者15の腫瘍14をCT等で測定し、腫瘍14の各位置における線量分布(照射すべき荷電粒子線の線量分布)を計画する。具体的には、治療計画装置100は、腫瘍14に対して治療計画マップを作成する。治療計画装置100は、作成した治療計画マップを制御部7へ送信する。 The controller 7 of the charged particle beam therapy system 1 is also connected to a treatment planning system 100 that plans treatment for charged particle beam therapy. The treatment planning apparatus 100 measures the tumor 14 of the patient 15 by CT or the like before treatment, and plans the dose distribution (the dose distribution of the charged particle beam to be irradiated) at each position of the tumor 14 . Specifically, treatment planning system 100 creates a treatment planning map for tumor 14 . The treatment planning apparatus 100 transmits the created treatment planning map to the controller 7 .

スキャニング法による荷電粒子線の照射を行う場合、腫瘍14をZ方向に複数の層に仮想的に分割し、一の層において荷電粒子線を走査して照射する。そして、当該一の層における荷電粒子線の照射が完了した後に、隣接する次の層における荷電粒子線の照射を行う。 When performing charged particle beam irradiation by scanning, the tumor 14 is virtually divided into a plurality of layers in the Z direction, and one layer is scanned and irradiated with the charged particle beam. Then, after the charged particle beam irradiation on the one layer is completed, the next adjacent layer is irradiated with the charged particle beam.

図2に示す荷電粒子線治療装置1により、スキャニング法によって荷電粒子線Bの照射を行う場合、通過する荷電粒子線Bが収束するように四極電磁石8を作動状態(ON)とする。 When the charged particle beam B is irradiated by the scanning method using the charged particle beam therapy system 1 shown in FIG. 2, the quadrupole electromagnet 8 is activated (ON) so that the passing charged particle beam B converges.

続いて、加速器3から荷電粒子線Bを出射する。また、加速器3から出射された荷電粒子線Bをエネルギー調整部20で調整することで、当該荷電粒子線Bの飛程を調整する。出射された荷電粒子線Bは、走査電磁石6の制御によって走査される。これにより、荷電粒子線Bは、腫瘍14に対してZ方向に設定された一の層における照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層に対する照射が完了したら、次の層へ荷電粒子線Bを照射する。 Subsequently, the charged particle beam B is emitted from the accelerator 3 . In addition, the range of the charged particle beam B is adjusted by adjusting the charged particle beam B emitted from the accelerator 3 by the energy adjustment unit 20 . The emitted charged particle beam B is scanned by the control of the scanning electromagnet 6 . As a result, the charged particle beam B is irradiated onto the tumor 14 while scanning within the irradiation range of one layer set in the Z direction. After the irradiation of one layer is completed, the charged particle beam B is irradiated to the next layer.

制御部7の制御に応じた走査電磁石6の荷電粒子線照射イメージについて、図3(a)及び(b)を参照して説明する。図3(a)は、深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされた被照射体を、図3(b)は、深さ方向から見た一の層における荷電粒子線の走査イメージを、それぞれ示している。 A charged particle beam irradiation image of the scanning electromagnet 6 according to the control of the controller 7 will be described with reference to FIGS. 3(a) and 3(b). FIG. 3(a) shows an irradiated object virtually sliced into multiple layers in the depth direction, and FIG. 3(b) shows a scanning image of a charged particle beam in one layer viewed from the depth direction. , respectively.

図3(a)に示すように、被照射体は照射の深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされており、本例では、深い(荷電粒子線Bの飛程が長い)層から順に、層L、層L、…層Ln-1、層L、層Ln+1、…層LN-1、層LとN層に仮想的にスライスされている。また、図3(b)に示すように、荷電粒子線Bは、ビーム軌道TLを描きながら層Lの複数の照射スポットに対して照射される。すなわち、制御部7に制御された照射ノズル9は、ビーム軌道TL上を移動する。 As shown in FIG. 3A, the object to be irradiated is virtually sliced into a plurality of layers in the irradiation depth direction. Layer L 1 , layer L 2 , . . . layer L n 1 , layer L n , layer L n +1 , . Also, as shown in FIG. 3B, the charged particle beam B is irradiated onto a plurality of irradiation spots on the layer Ln while drawing a beam trajectory TL. That is, the irradiation nozzle 9 controlled by the controller 7 moves on the beam trajectory TL.

次に、図4及び図5を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置1が備えるエネルギー調整部20の構成について説明する。エネルギー調整部20は、荷電粒子線Bのエネルギーを低下させる減衰部21と、減衰部21において磁場を発生させる磁場発生部22とを有している。 Next, the configuration of the energy adjustment unit 20 included in the charged particle beam therapy system 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. The energy adjustment unit 20 has an attenuation unit 21 that reduces the energy of the charged particle beam B and a magnetic field generation unit 22 that generates a magnetic field in the attenuation unit 21 .

減衰部21は、加速器3から出射された荷電粒子線Bを入射させることで、当該荷電粒子線Bのエネルギーを低下させる部材である。減衰部21は、第1減衰材21A及び第2減衰材21Bを有している。第1減衰材21A及び第2減衰材21Bのぞれぞれは、直角三角柱状の突出部23を複数有している。それぞれの突出部23は、荷電粒子線Bに対して垂直な第1面23aと、荷電粒子線Bに対して傾斜した第2面23bとを有している。第1減衰材21Aと第2減衰材21Bとは互いに略同一の形状を呈しており、第1減衰材21Aの突出部23と第2減衰材21Bの突出部23が向かい合うように配置されている。第1減衰材21Aの突出部23の第2面23bと第2減衰材21Bの突出部23の第2面23bとは互いに平行であり、離間している。荷電粒子線Bは、第1減衰材21Aの突出部23の第1面23aから減衰部21内に入射し、第2減衰材21Bの突出部23の第1面23aから減衰部21の外部へ出射する。 The attenuation unit 21 is a member that lowers the energy of the charged particle beam B emitted from the accelerator 3 by allowing the charged particle beam B to enter. The damping portion 21 has a first damping material 21A and a second damping material 21B. Each of the first damping member 21A and the second damping member 21B has a plurality of protrusions 23 in the shape of a right-angled triangular prism. Each projecting portion 23 has a first surface 23a perpendicular to the charged particle beam B and a second surface 23b inclined with respect to the charged particle beam B. As shown in FIG. The first damping member 21A and the second damping member 21B have substantially the same shape, and are arranged so that the protruding portion 23 of the first damping member 21A and the protruding portion 23 of the second damping member 21B face each other. . The second surface 23b of the projecting portion 23 of the first damping member 21A and the second surface 23b of the projecting portion 23 of the second damping member 21B are parallel to each other and spaced apart. The charged particle beam B enters the attenuation section 21 from the first surface 23a of the protrusion 23 of the first attenuation material 21A and exits the attenuation section 21 from the first surface 23a of the protrusion 23 of the second attenuation material 21B. emit.

第1減衰材21A及び第2減衰材21Bは、それぞれ不図示の駆動源に連結されており、荷電粒子線Bと直交する方向に変位可能に構成されている。これにより、荷電粒子線Bが通過する部分の厚さ(荷電粒子線Bの照射軸上の第1減衰材21Aの厚さ及び第2減衰材21Bの厚さの合計)を調節し、減衰部21による荷電粒子線Bのエネルギーの減衰量を調整可能にしている。 The first damping material 21A and the second damping material 21B are each connected to a drive source (not shown) and configured to be displaceable in a direction perpendicular to the charged particle beam B. As shown in FIG. As a result, the thickness of the portion through which the charged particle beam B passes (the sum of the thickness of the first damping material 21A and the thickness of the second damping material 21B on the irradiation axis of the charged particle beam B) is adjusted, Attenuation of the energy of the charged particle beam B by 21 can be adjusted.

減衰部21(第1減衰材21A及び第2減衰材21B)を構成する材料としては、例えばベリリウム(Be)又は炭素(C)等、原子番号が小さい物質が挙げられる。本実施形態では、減衰部21による荷電粒子線Bの散乱を抑制する観点から、ベリリウム(Be)が好適に用いられる。なお、第1減衰材21A及び第2減衰材21Bを構成する材料は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、第1減衰材21A及び第2減衰材21Bの形状と特に限定されず、適宜変更可能である。 Examples of materials that constitute the damping section 21 (the first damping material 21A and the second damping material 21B) include substances with a small atomic number, such as beryllium (Be) and carbon (C). In the present embodiment, beryllium (Be) is preferably used from the viewpoint of suppressing scattering of the charged particle beam B by the attenuation section 21 . The materials forming the first damping material 21A and the second damping material 21B may be the same or different. Further, the shapes of the first damping member 21A and the second damping member 21B are not particularly limited, and can be changed as appropriate.

磁場発生部22は、減衰部21に磁場を発生させる部分であり、第1発生部22Aと第2発生部22Bとを有している。第1発生部22Aは減衰部21の上流側(加速器3側)に配置され、第2発生部22Bは減衰部21の下流側(照射部2側)に配置されている。第1発生部22A及び第2発生部22Bのそれぞれは、超伝導電磁石24と、超伝導電磁石24を収容するクライオスタット25とを有している。本実施形態では、第1発生部22A及び第2発生部22Bは減衰部21に隣接して設けられており、減衰部21と第1発生部22Aとの間、及び減衰部21と第2発生部22Bとの間には、他の部品が配置されていない。 The magnetic field generating section 22 is a section that causes the attenuation section 21 to generate a magnetic field, and has a first generating section 22A and a second generating section 22B. The first generator 22A is arranged upstream of the attenuation section 21 (the accelerator 3 side), and the second generator 22B is arranged downstream of the attenuation section 21 (the irradiation section 2 side). Each of the first generator 22A and the second generator 22B has a superconducting electromagnet 24 and a cryostat 25 that accommodates the superconducting electromagnet 24 . In the present embodiment, the first generating section 22A and the second generating section 22B are provided adjacent to the damping section 21, and are provided between the damping section 21 and the first generating section 22A and between the damping section 21 and the second generating section 21. No other parts are arranged between the part 22B.

超伝導電磁石24は、超伝導線材を円環状に巻回した電磁石であり、超伝導状態まで冷却した状態で超伝導線材に電流を流すことにより磁場を発生させるものである。第1発生部22Aの超伝導電磁石24及び第2発生部22Bの超伝導電磁石24には、同一方向の電流が流される。これにより、第1発生部22Aと第2発生部22Bとの間に位置する減衰部21には磁場Hが形成される。より具体的には、超伝導電磁石24は、その中心軸が荷電粒子線Bの軸と略一致するように配置されている。このように超伝導電磁石24を配置することにより、減衰部21において荷電粒子線Bが通過する部分には、荷電粒子線Bの出射方向と同方向の成分を持つ磁場Hが形成される。また、荷電粒子線Bの軸に沿った方向において、出射方向と同方向の磁場Hを発生させる範囲は、減衰部21の上流側の一端部から減衰部21の下流側の他端部までの領域を含んでいることが好ましい。なお、荷電粒子線Bの軸に沿った方向における磁場Hを発生させる範囲は、減衰部21の一部のみを含んでいてもよい。また、磁場Hを発生させる範囲は減衰部21の幅より広く設定してもよい。磁場Hの強度は、例えば0.5T~10T程度とすることができる。 The superconducting electromagnet 24 is an electromagnet in which a superconducting wire is wound in an annular shape, and generates a magnetic field by applying an electric current to the superconducting wire in a state of being cooled to a superconducting state. A current in the same direction is applied to the superconducting electromagnet 24 of the first generating portion 22A and the superconducting electromagnet 24 of the second generating portion 22B. Thereby, a magnetic field H is formed in the attenuation portion 21 located between the first generation portion 22A and the second generation portion 22B. More specifically, the superconducting electromagnet 24 is arranged such that its central axis substantially coincides with the charged particle beam B axis. By arranging the superconducting electromagnets 24 in this manner, a magnetic field H having a component in the same direction as the emission direction of the charged particle beam B is formed in the portion through which the charged particle beam B passes in the attenuation section 21 . In addition, in the direction along the axis of the charged particle beam B, the range in which the magnetic field H is generated in the same direction as the emission direction is from one end on the upstream side of the attenuation section 21 to the other end on the downstream side of the attenuation section 21. It preferably contains a region. Note that the range in which the magnetic field H is generated in the direction along the axis of the charged particle beam B may include only a part of the attenuation section 21 . Also, the range in which the magnetic field H is generated may be set wider than the width of the attenuation section 21 . The strength of the magnetic field H can be, for example, about 0.5T to 10T.

また、磁場Hのうち、出射方向と同方向の磁場Hが形成される範囲の、荷電粒子線Bの出射方向に直交する方向における幅は、荷電粒子線Bの軸を中心として、少なくとも減衰部21に入射する前の荷電粒子線Bのビームサイズdより大きくすることができる。なお、出射方向と同方向の磁場Hが形成される範囲の、出射方向に直交する方向における幅は、減衰部21から出射する際の荷電粒子線Bのビームサイズd(すなわち、荷電粒子が発散しうる範囲)よりも大きいことがより好ましく、減衰部21全体を含んでいてもよい。 In addition, the width of the range in which the magnetic field H in the same direction as the emission direction of the magnetic field H is formed in the direction perpendicular to the emission direction of the charged particle beam B is at least the attenuation part It can be made larger than the beam size d of the charged particle beam B before entering 21 . The width of the range in which the magnetic field H is formed in the same direction as the emission direction, in the direction perpendicular to the emission direction, is the beam size d of the charged particle beam B when emitted from the attenuation unit 21 (that is, the charged particle diverges possible range), and may include the entire damping section 21 .

クライオスタット25は、円環状の容器である。超伝導電磁石24は、クライオスタット25内で冷却される。クライオスタット25は、その中央部に開口25aが設けられている。開口25aの中心は荷電粒子線Bの軸と略一致しており、荷電粒子線Bはクライオスタット25の開口25aを通過して減衰部21に入射(又は出射)する。なお、クライオスタット25の形状は特に限定されず、適宜変更可能である。 The cryostat 25 is an annular container. Superconducting electromagnet 24 is cooled within cryostat 25 . The cryostat 25 is provided with an opening 25a in its central portion. The center of the opening 25 a is substantially aligned with the axis of the charged particle beam B, and the charged particle beam B passes through the opening 25 a of the cryostat 25 and enters (or exits) the attenuation section 21 . The shape of the cryostat 25 is not particularly limited and can be changed as appropriate.

次に図6を参照して、磁場発生部22の効果について説明する。図6は、磁場発生部22の効果を説明するための図である。図6に示されるように、荷電粒子線Bの出射方向と同方向の磁場Hを発生させることにより、減衰部21(図4及び図5参照)で散乱された荷電粒子Pには、荷電粒子線Bの出射方向を軸とした回転方向Rに力が作用する。この結果、荷電粒子Pは、荷電粒子線Bの軸の周りを回転しながら、出射方向に移動する。すなわち、磁場Hの影響により、荷電粒子Pは荷電粒子線Bの軸に巻き付くような螺旋状の軌道を描きながら移動する。これにより、散乱された荷電粒子Pが荷電粒子線Bの軸から離間する方向に発散することが抑制されるので、荷電粒子線Bのビームサイズの拡大を抑制することができる。 Next, referring to FIG. 6, the effect of the magnetic field generator 22 will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the magnetic field generator 22. FIG. As shown in FIG. 6, by generating a magnetic field H in the same direction as the emitted direction of the charged particle beam B, the charged particles P scattered by the attenuation section 21 (see FIGS. 4 and 5) are A force acts in the rotation direction R about the emission direction of the line B as an axis. As a result, the charged particle P moves in the emission direction while rotating around the axis of the charged particle beam B. FIG. That is, under the influence of the magnetic field H, the charged particle P moves while drawing a spiral trajectory that wraps around the axis of the charged particle beam B. As shown in FIG. As a result, the scattered charged particles P are suppressed from diverging in the direction away from the axis of the charged particle beam B, so that the beam size of the charged particle beam B can be suppressed from expanding.

次に図7及び図8を参照して、荷電粒子線Bの散乱に関するシミュレーション結果について説明する。図7(a)は、磁場発生部22を用いない場合の荷電粒子線Bの散乱を示すシミュレーション結果であり、図7(b)は磁場発生部22を用いた場合の荷電粒子線Bの散乱を示すシミュレーション結果である。図8(a)は、磁場発生部22を用いない場合の荷電粒子の分布を示す図であり、図8(b)は、磁場発生部22を用いた場合の荷電粒子の分布を示す図である。 Next, simulation results regarding scattering of the charged particle beam B will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7(a) is a simulation result showing the scattering of the charged particle beam B when the magnetic field generator 22 is not used, and FIG. 7(b) is the scattering of the charged particle beam B when the magnetic field generator 22 is used. It is a simulation result showing. 8A shows the distribution of charged particles when the magnetic field generator 22 is not used, and FIG. 8B shows the distribution of charged particles when the magnetic field generator 22 is used. be.

荷電粒子線Bの散乱に関するシミュレーションでは、荷電粒子線Bの電流値、減衰部の材料、及び荷電粒子線Bのビームサイズdの測定位置等のパラメータを一定の条件に設定し、磁場Hを用いた場合のビームサイズdと磁場Hを用いない場合のビームサイズdとを比較した。 In the simulation of the scattering of the charged particle beam B, parameters such as the current value of the charged particle beam B, the material of the attenuation part, and the measurement position of the beam size d of the charged particle beam B are set to constant conditions, and the magnetic field H is used. The beam size d when the magnetic field H is used and the beam size d when the magnetic field H is not used are compared.

図7(a)に示されるように、磁場発生部22を用いない場合、減衰部21内から荷電粒子線Bのビームサイズdが徐々に拡大している。これに対し、図7(b)に示されるように、磁場発生部22を用いた場合、減衰部21、及び磁場Hが形成されている範囲内においてはビームサイズdの拡大が抑制されている。荷電粒子線Bのビームサイズdは、磁場Hの範囲を通過した後に徐々に拡大している。測定位置における荷電粒子線Bのビームサイズdは、磁場発生部22を用いない場合のビームサイズdに比べて小さくなっている。この結果から、磁場発生部22が発生させる磁場Hによって減衰部21における荷電粒子の発散が抑制され、荷電粒子線Bのビームサイズdの拡大が抑制されていることが確認できる。 As shown in FIG. 7A, when the magnetic field generator 22 is not used, the beam size d of the charged particle beam B gradually expands from within the attenuation unit 21 . On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the magnetic field generator 22 is used, the expansion of the beam size d is suppressed within the range where the attenuation unit 21 and the magnetic field H are formed. . The beam size d of the charged particle beam B gradually expands after passing through the magnetic field H range. The beam size d of the charged particle beam B at the measurement position is smaller than the beam size d when the magnetic field generator 22 is not used. From this result, it can be confirmed that the magnetic field H generated by the magnetic field generator 22 suppresses the divergence of the charged particles in the attenuation unit 21 and suppresses the expansion of the beam size d of the charged particle beam B. FIG.

また、図8は、図7に示されるシミュレーション結果に基づいて、荷電粒子線Bのビームサイズdの測定位置における荷電粒子の分布を位相空間で示したものである。図8(a)及び図8(b)において、X軸は荷電粒子線Bの軸に垂直な平面内のある方向の空間座標を示し、X’軸は、荷電粒子線Bの出射方向に対するX座標の変化(すなわち粒子角度)を示している。図8(a)及び図8(b)においては、X軸方向の幅が荷電粒子線Bのビームサイズdに相当する。図8(a)と図8(b)とを比較すると、図8(b)(磁場発生部22を用いた場合)におけるX軸方向の幅は、図8(a)(磁場発生部22を用いない場合)におけるX軸方向の幅よりも小さくなっている。したがって、図8(a)及び図8(b)からも、磁場発生部22が発生させる磁場Hによって減衰部21における荷電粒子の発散が抑制され、荷電粒子線Bのビームサイズdの拡大が抑制されていることが確認できる。なお、図8(a)におけるX’軸方向の幅と、図8(b)におけるX’軸方向の幅はとは略同一になっている。このことから、減衰部21による荷電粒子の散乱は同程度発生している(すなわち、減衰部21の形状や減衰部21を構成する材料は同じである)が、磁場Hによって荷電粒子線Bの軸から離間する方向への発散が磁場Hによって抑制されていることが確認できる。 8 shows the distribution of charged particles at the measurement position of the beam size d of the charged particle beam B in phase space based on the simulation results shown in FIG. 8(a) and 8(b), the X axis indicates the spatial coordinates of a certain direction in a plane perpendicular to the axis of the charged particle beam B, and the X′ axis indicates the X direction with respect to the emission direction of the charged particle beam B. Changes in coordinates (ie particle angles) are shown. 8A and 8B, the width in the X-axis direction corresponds to the beam size d of the charged particle beam B. In FIG. 8A and 8B, the width in the X-axis direction in FIG. 8B (when the magnetic field generator 22 is used) is is smaller than the width in the X-axis direction in the non-used case). 8(a) and 8(b), the magnetic field H generated by the magnetic field generator 22 suppresses the divergence of the charged particles in the attenuation unit 21 and suppresses the expansion of the beam size d of the charged particle beam B. It can be confirmed that The width in the X'-axis direction in FIG. 8A is substantially the same as the width in the X'-axis direction in FIG. 8B. Therefore, although the attenuation unit 21 scatters the charged particles to the same extent (that is, the shape of the attenuation unit 21 and the material forming the attenuation unit 21 are the same), the magnetic field H causes the charged particle beam B to be scattered. It can be confirmed that the magnetic field H suppresses the divergence in the direction away from the axis.

以上説明したように、荷電粒子線治療装置1は、減衰部21において、荷電粒子線Bの出射方向と同方向の磁場Hを発生させる磁場発生部22を備えている。このように荷電粒子線Bの出射方向と同方向の磁場Hを減衰部21に発生させることにより、減衰部21で散乱された荷電粒子Pには、荷電粒子線Bの出射方向を軸とした回転方向Rに力が作用する(図6参照)。この結果、散乱された荷電粒子Pは、荷電粒子線Bの軸に巻き付くような軌道で出射方向に移動する。したがって、散乱された荷電粒子Pが荷電粒子線Bの軸から離間する方向に発散することが抑制され、ビームサイズdの拡大が抑制される。よって、コリメータ等によってカットされる部分を低減できる(すなわち、粒子利用率の向上を図ることができる)ので、荷電粒子線Bのビーム電流の低下を抑制しつつ、ビームサイズの拡大を抑制することが可能である。 As described above, the charged particle beam therapy system 1 includes the magnetic field generation section 22 that generates the magnetic field H in the same direction as the emission direction of the charged particle beam B in the attenuation section 21 . By causing the attenuation unit 21 to generate the magnetic field H in the same direction as the emission direction of the charged particle beam B in this way, the charged particles P scattered by the attenuation unit 21 have a magnetic field with the emission direction of the charged particle beam B as an axis. A force acts in the direction of rotation R (see FIG. 6). As a result, the scattered charged particles P move in the emission direction along a trajectory that wraps around the axis of the charged particle beam B. FIG. Therefore, the scattered charged particles P are suppressed from diverging in the direction away from the axis of the charged particle beam B, and the expansion of the beam size d is suppressed. Therefore, it is possible to reduce the portion cut by the collimator or the like (that is, it is possible to improve the particle utilization rate). is possible.

また、磁場発生部22は、超伝導電磁石24により磁場Hを発生させている。これにより、例えば10T程度の強力な磁場Hを発生させることができるので、荷電粒子線Bのビームサイズdの拡大を効果的に抑制することができる。 Also, the magnetic field generator 22 generates a magnetic field H using a superconducting electromagnet 24 . As a result, a strong magnetic field H of, for example, about 10 T can be generated, so that expansion of the beam size d of the charged particle beam B can be effectively suppressed.

また、磁場発生部22は、減衰部21の上流側に配置された第1発生部22Aと、減衰部21の下流側に配置された第2発生部22Bとを有している。これにより、減衰部21において、出射方向に均一な磁場Hを発生させやすくなる。したがって、荷電粒子線Bのビームサイズdの拡大を効果的に抑制することができる。 Further, the magnetic field generator 22 has a first generator 22A arranged upstream of the attenuation section 21 and a second generator 22B arranged downstream of the attenuation section 21 . This makes it easier to generate a uniform magnetic field H in the emission direction in the attenuation section 21 . Therefore, the expansion of the beam size d of the charged particle beam B can be effectively suppressed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく種々の変形態様を採用可能である。例えば、上記の実施形態では、磁場発生部22が超伝導電磁石24によって磁場を発生させる例について説明が、磁場発生部22は超伝導電磁石24以外の手段によって磁場Hを発生させてもよい。例えば、超伝導電磁石24に替えて永久磁石及び/又は常伝導電磁石が用いられてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted. For example, in the above embodiment, the magnetic field generator 22 generates the magnetic field by the superconducting electromagnet 24, but the magnetic field generator 22 may generate the magnetic field H by means other than the superconducting electromagnet 24. For example, a permanent magnet and/or a normal conducting electromagnet may be used instead of the superconducting electromagnet 24 .

また、照射部2の構成は図2に示すものに限定されず、適宜変更可能である。 Also, the configuration of the irradiation unit 2 is not limited to that shown in FIG. 2, and can be changed as appropriate.

また、上記の実施形態では、エネルギー調整部20が加速器3の直下(荷電粒子線Bの出射方向に対してすぐ下流側)に配置されている例について説明したが、エネルギー調整部20が配置される位置は特に限定されない。なお、粒子利用効率の向上を図る観点から、加速器3の直下にエネルギー調整部20を配置し、磁場発生部22によってビームサイズdの拡大を抑制することが好ましい。 Further, in the above embodiment, an example in which the energy adjustment unit 20 is arranged immediately below the accelerator 3 (immediately downstream with respect to the emission direction of the charged particle beam B) has been described, but the energy adjustment unit 20 is arranged There is no particular limitation on the position where the From the viewpoint of improving the particle utilization efficiency, it is preferable to arrange the energy adjustment unit 20 directly below the accelerator 3 and suppress the expansion of the beam size d by the magnetic field generation unit 22 .

また、上記の実施形態では、磁場発生部22が第1発生部22A及び第2発生部22Bの2つの発生部を備える例について説明したが、磁場発生部22は1つの発生部のみを備えていてもよい。この場合、発生部は減衰部21の上流側に配置されていてもよいし、下流側に配置されていてもよい。更に、磁場発生部22は3つ以上の発生部を備えていてもよい。 In the above embodiment, the magnetic field generator 22 includes two generators, the first generator 22A and the second generator 22B. However, the magnetic field generator 22 includes only one generator. may In this case, the generating section may be arranged upstream or downstream of the damping section 21 . Furthermore, the magnetic field generator 22 may include three or more generators.

1…荷電粒子線治療装置、2…照射部、3…加速器、14…腫瘍(被照射体)、20…エネルギー調整部、21…減衰部、22…磁場発生部、22A…第1発生部、22B…第2発生部、24…超伝導電磁石、B…荷電粒子線、H…磁場。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Charged particle beam therapy apparatus, 2... Irradiation part, 3... Accelerator, 14... Tumor (object to be irradiated), 20... Energy adjustment part, 21... Attenuation part, 22... Magnetic field generation part, 22A... First generation part, 22B... Second generator, 24... Superconducting electromagnet, B... Charged particle beam, H... Magnetic field.

Claims (4)

荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子線を入射させることで、当該荷電粒子線のエネルギーを低下させる減衰部と、
前記減衰部の上流側の一端部から前記減衰部の下流側の他端部までの領域において、前記荷電粒子線の出射方向と同方向の成分を持つ磁場を発生させる磁場発生部と、
前記磁場発生部を通過した前記荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、
を備え、
前記磁場発生部は、前記減衰部の上流側に配置された第1発生部、及び前記減衰部の下流側に配置された第2発生部の少なくとも一方を有し
前記第1発生部は、当該第1発生部の中心軸が前記荷電粒子線の軸と一致するように配置され、前記第2発生部は、当該第2発生部の中心軸が前記荷電粒子線の軸と一致するように配置される、荷電粒子線治療装置。
an accelerator that accelerates charged particles and emits a charged particle beam;
an attenuation unit that reduces the energy of the charged particle beam by allowing the charged particle beam emitted from the accelerator to enter;
a magnetic field generator that generates a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the charged particle beam is emitted in a region from one end of the attenuation section on the upstream side to the other end of the attenuation section on the downstream side;
an irradiation unit that irradiates an object to be irradiated with the charged particle beam that has passed through the magnetic field generation unit;
with
The magnetic field generator has at least one of a first generator arranged upstream of the attenuation unit and a second generator arranged downstream of the attenuation unit ,
The first generator is arranged such that the central axis of the first generator coincides with the axis of the charged particle beam, and the second generator is arranged such that the central axis of the second generator is aligned with the charged particle beam. A charged particle beam therapy system positioned so as to coincide with the axis of .
前記磁場発生部は、超伝導電磁石により前記磁場を発生させる、請求項1に記載の荷電粒子線治療装置。 The charged particle beam therapy system according to claim 1, wherein the magnetic field generator generates the magnetic field using a superconducting electromagnet. 前記磁場発生部は、前記減衰部の上流側に配置された第1発生部と、前記減衰部の下流側に配置された第2発生部とを有する、請求項1又は2に記載の荷電粒子線治療装置。 The charged particle according to claim 1 or 2, wherein the magnetic field generation section has a first generation section arranged upstream of the attenuation section and a second generation section arranged downstream of the attenuation section. Radiotherapy equipment. 荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子線を入射させることで、当該荷電粒子線のエネルギーを低下させる減衰部と、
前記減衰部の上流側の一端部から前記減衰部の下流側の他端部までの領域において、前記荷電粒子線の出射方向と同方向の成分を持つ磁場を発生させる磁場発生部と、
前記磁場発生部を通過した前記荷電粒子線を被照射体に照射する照射部と、
を備え、
前記磁場発生部は、前記減衰部の上流側に配置された第1発生部と、前記減衰部の下流側に配置された第2発生部とを有し、
前記第1発生部と前記第2発生部とは、前記減衰部に隣接して設けられる、荷電粒子線治療装置。
an accelerator that accelerates charged particles and emits a charged particle beam;
an attenuation unit that reduces the energy of the charged particle beam by allowing the charged particle beam emitted from the accelerator to enter;
a magnetic field generator that generates a magnetic field having a component in the same direction as the direction in which the charged particle beam is emitted in a region from one end of the attenuation section on the upstream side to the other end of the attenuation section on the downstream side;
an irradiation unit that irradiates an object to be irradiated with the charged particle beam that has passed through the magnetic field generation unit;
with
The magnetic field generation section has a first generation section arranged upstream of the attenuation section and a second generation section arranged downstream of the attenuation section,
The charged particle beam therapy apparatus, wherein the first generating section and the second generating section are provided adjacent to the attenuation section.
JP2018008828A 2018-01-23 2018-01-23 Charged particle beam therapy system Active JP7165499B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018008828A JP7165499B2 (en) 2018-01-23 2018-01-23 Charged particle beam therapy system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018008828A JP7165499B2 (en) 2018-01-23 2018-01-23 Charged particle beam therapy system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019126462A JP2019126462A (en) 2019-08-01
JP7165499B2 true JP7165499B2 (en) 2022-11-04

Family

ID=67471488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018008828A Active JP7165499B2 (en) 2018-01-23 2018-01-23 Charged particle beam therapy system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7165499B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170007848A1 (en) 2015-07-08 2017-01-12 Cryoelectra Gmbh Particle beam treatment system with solenoid magnets

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3364501B2 (en) * 1992-03-31 2003-01-08 株式会社日立メディコ Charged particle therapy device
JPH11281797A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for irradiating charged particle beam

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170007848A1 (en) 2015-07-08 2017-01-12 Cryoelectra Gmbh Particle beam treatment system with solenoid magnets

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019126462A (en) 2019-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109195664B (en) Radiation therapy system and method
JP4691576B2 (en) Particle beam therapy system
US8822965B2 (en) Charged particle beam irradiation apparatus
US8153989B2 (en) Charged particle beam irradiating apparatus
WO2012120678A1 (en) Particle therapy device
JP2009039219A (en) Irradiation system and method for charged particle beam
JP6657015B2 (en) Charged particle beam therapy system
TWI771964B (en) Charged particle beam irradiation device
JP7236894B2 (en) Charged particle beam therapy system
JP7165499B2 (en) Charged particle beam therapy system
US10418141B2 (en) Charged particle beam treatment apparatus
US20210031056A1 (en) Charged particle beam treatment apparatus
JP6787771B2 (en) Charged particle beam therapy device
JPH10300899A (en) Radiation therapeutic device
TWI681794B (en) Charged particle beam treatment device
JP6755208B2 (en) Charged particle beam therapy device
JP3964769B2 (en) Medical charged particle irradiation equipment
JP2019191031A (en) Particle beam irradiation device, and particle beam treatment system
JP2018196625A (en) Charged particle beam treatment apparatus
JP6815231B2 (en) Charged particle beam therapy device
JP7233179B2 (en) Charged particle beam therapy system
WO2018181595A1 (en) Charged particle beam treatment device
US20230319973A1 (en) Accelerator and particle beam transport systems and methods
JP6640997B2 (en) Particle therapy equipment
US10381195B2 (en) Charged particle beam treatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220922

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7165499

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150